Nella
corteccia visiva le colonne di orientamento corrispondono ai campi recettivi
talamici
ROBERTO COLONNA
NOTE E
NOTIZIE - Anno IX - 22 gennaio 2011.
Testi pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale
di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). La sezione
“note e notizie” presenta settimanalmente note di recensione di lavori
neuroscientifici selezionati dallo staff
dei recensori fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori
riviste e il cui argomento rientra negli oggetti di studio dei soci afferenti
alla Commissione Scientifica, e
notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società
Nazionale di Neuroscienze.
[Tipologia del testo:
RECENSIONE]
La corteccia
visiva primaria di
primati e carnivori, corrispondente nell’uomo all’area occipitale V1 o 17 della
classificazione di Brodmann, è organizzata in colonne
di neuroni accomunati
dalla preferenza per l’orientamento
spaziale degli stimoli
percepiti. L’origine evolutiva e la funzione di questa organizzazione sono
ancora materia di ricerca e di dibattito. Jianzhong Jin e colleghi del
Department of Biological Sciences, State University of New York, e del
Department of Psychology, University of Connecticut, hanno studiato il rapporto
fra l’organizzazione in campi recettivi e l’orientamento preferenziale delle colonne della corteccia visiva in gatti
anestetizzati, ottenendo una prova decisiva che la ricerca attendeva da tempo (Jin J., et al.
Population
receptive fields of ON and OFF thalamic inputs to an orientation column in
visual cortex. Nature Neuroscience [Epub ahead of print doi:10.1038/nn2729] 2011).
Si
ritiene che l’organizzazione in colonne di neuroni che rispondono a stimoli con
lo stesso orientamento, derivi dagli inputs
convergenti di neuroni con campi recettivi circolari che sono allineati nello
spazio visivo. Tale schema di convergenza è stato dimostrato al livello
dell’input talamico[1]
nel furetto e di quello del IV strato della corteccia nel toporagno, ma una
tale organizzazione convergente potrebbe non essere sufficiente per lo sviluppo
delle colonne se i canali visivi “ON” e “OFF” non fossero compartimentati nella
corteccia visiva.
La
ricerca fin qui condotta ha prodotto quattro ordini di prove in varie specie
animali, inclusi primati e gatti, che dimostrano la coerenza
dell’organizzazione spaziale “ON-OFF” con la preferenza di orientamento nelle
colonne, tuttavia non ha fornito la dimostrazione che la preferenza sia direttamente correlata con l’arrangiamento in campi recettivi degli impulsi
visivi “ON” e OFF” all’interno della colonna.
Jianzhong
Jin e collaboratori, di recente, hanno dimostrato che gli afferenti talamici
“ON” e “OFF” sono segregati nella corteccia visiva del gatto, come previsto da
vari modelli computazionali. Ora, in questo studio, hanno accertato che, oltre
a questa organizzazione in compartimenti nello spazio corticale, i campi
recettivi provenienti dagli afferenti “ON” e “OFF” sono parzialmente segregati nello spazio visivo all’interno
di ciascuna colonna di orientamento.
E’
importante notare che questa parziale segregazione nello spazio visivo non
compromette l’accuratezza della mappa
retinotopica e può
coesistere con una distribuzione molto limitata degli afferenti al campo
recettivo.
La
sperimentazione, per il cui dettaglio si rimanda alla lettura del lavoro
originale[2],
ha rilevato che la distribuzione del campo recettivo costituito dagli inputs talamici è più limitata di quanto
ritenuto in precedenza e corrisponde alle dimensioni medie del campo recettivo
dei neuroni dello strato corticale che riceve le afferenze. Lo studio del campo
recettivo della popolazione talamica (calcolato come media “ON – OFF”) ha
rivelato la presenza di sottoregioni separate “ON” e “OFF” e ha fornito un’accurata
previsione dell’orientamento preferito dalla colonna.
Questi
risultati supportano modelli di sviluppo delle mappe di orientamento basati
sull’arrangiamento in campi recettivi “ON” e “OFF” degli impulsi visivi diretti
alla corteccia.
L’autore della nota invita alla lettura delle recensioni di
lavori originali di argomento connesso che compaiono nella sezione “Note e
Notizie”.
[1] Nella nostra specie i nuclei genicolati, dai quali si diparte la radiazione ottica che raggiunge la corteccia visiva, sono posti all’interno dei corpi genicolati laterali e anatomicamente organizzati in una formazione distinta dal talamo che prende il nome di metatalamo (la parte collegata alla visione è anche detta “metatalamo visivo” o “talamo ottico”). In altre specie non è presente questa separazione, perciò nella ricerca si parla genericamente di nuclei talamici della visione e di afferenti talamici.
[2] Per gli esperimenti sono stati adoperati i seguenti metodi: 1) registrazioni elettrofisiologiche, 2) stimolazione visiva e analisi del campo recettivo, 3) STCSD, 4) analisi statistica.